(57)【要約】【課題】  無駄な消費電力を節減しつつ、また装置を大型化させることなく、適切な冷却温度を得ることができる水冷式の電子冷却装置を提供する。【解決手段】  ペルチェ素子１のヒートシンクを冷却する冷媒として液体を用いた電子冷却装置である。ペルチェ素子１の駆動回路に組み込まれた温度制御装置が、低い設定温度で冷媒ポンプ７．８を駆動する第１リレーＲ１と、中間の設定温度でペルチェ素子１を定格未満で駆動する第２リレーＲ２と、高い設定温度でペルチェ素子１を定格で駆動する第３リレーＲ３とを備えたものとする。ペルチェ素子１への電力供給を、オートトランス１３を用いて行うことにより、小型化が図れる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペルチェ素子のヒートシンクを冷却する冷媒として液体を用いた電子冷却装置において、その温度制御装置が、低い設定温度で冷媒ポンプを駆動する第１リレーと、中間の設定温度でペルチェ素子を定格未満で駆動する第２リレーと、高い設定温度でペルチェ素子を定格で駆動する第３リレーとを備えたものであることを特徴とする電子冷却装置。
【請求項２】
ペルチェ素子を定格未満で駆動する時のペルチェ素子への電力供給を、オートトランスを用いて行うことを特徴とする請求項１に記載の電子冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば分電盤や配電盤などの盤内の冷却に用いられるペルチェ素子を利用した電子冷却装置に関するものであり、特にペルチェ素子のヒートシンクを冷却する冷媒として液体を用いた電子冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
分電盤や配電盤などの盤内の冷却には、従来から冷却ファンやコンプレッサ式の冷却装置が用いられている。コンプレッサ式の冷却装置は、インバータ等を利用して強弱運転を行うことが可能であり、単純なオンオフ運転よりも盤内の温度をきめ細かく制御することができる利点がある。しかしコンプレッサ式の冷却装置は装置が大型となるという欠点がある。
【０００３】
そこで最近では、特許文献１、２に示すようにペルチェ素子を利用した電子冷却装置が普及しつつある。ペルチェ素子のヒートシンクは空気冷却されるのが普通であるが、更に冷却能力の向上を図るために、ペルチェ素子のヒートシンクを冷却する冷媒として液体を用いた電子冷却装置も開発されている。
【０００４】
しかしペルチェ素子は直流電源により駆動されるため、インバータ等を利用して強弱運転を行うことができない。このためペルチェ素子への通電をオンオフ制御するのが一般的であるが、盤内の温度を設定値以下に維持することができるように、冷却を過剰に行うことが避けられず、消費電力が増加してしまう傾向があった。
【特許文献１】特開２００２−２７１０７５号公報
【特許文献２】特開２００２−２７１０７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記した従来の問題点を解決し、無駄な消費電力を節減しつつ、また装置を大型化させることなく、適切な冷却温度を得ることができる水冷式の電子冷却装置を提供するためになされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するためになされた本発明の電子冷却装置は、ペルチェ素子のヒートシンクを冷却する冷媒として液体を用いた電子冷却装置において、その温度制御装置が、低い設定温度で冷媒ポンプを駆動する第１リレーと、中間の設定温度でペルチェ素子を定格未満で駆動する第２リレーと、高い設定温度でペルチェ素子を定格で駆動する第３リレーとを備えたものであることを特徴とする。またペルチェ素子を定格未満で駆動する時のペルチェ素子への電力供給を、オートトランスを用いて行うことが好ましい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の電子冷却装置は、冷却対象の温度（盤内温度）が上昇し始めたとき、まず第１リレーをオンとして冷媒ポンプを駆動する。これにより冷媒がペルチェ素子のヒートシンクを冷却し、熱伝導によって冷却対象を冷却する水冷熱交換器運転が行われる。冷媒として液体を用いているため、これによっても一定の冷却効果を得ることができる。更に冷却対象の温度が上昇したときには、第２リレーをオンとしてペルチェ素子を定格未満で駆動する省電力運転を行い、それでも更に冷却対象の温度が上昇すると第３リレーをオンとしてペルチェ素子を定格で駆動する。
【０００８】
このように本発明は３段階の設定温度に対応して水冷式の電子冷却装置を動作させることができるので、単なるオンオフ運転に比較して、必要最小限の電力により所望の冷却温度を得ることができる。しかも請求項２の発明のように、ペルチェ素子を定格未満で駆動する時のペルチェ素子への電力供給を小型のオートトランスを用いて行うことにより、装置を小型にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は本発明の電子冷却装置の全体構成図であり、この実施形態では、電子冷却装置を分電盤や配電盤などの盤内の冷却に使用している。図１において、１はペルチェ素子、２はその吸熱側ヒートシンク、３は放熱側ヒートシンク、４は直流電源装置である。５は吸熱側ラジエータ、６は放熱側ラジエータであり、吸熱側ヒートシンク２と吸熱側ラジエータ５との間には冷媒ポンプ７により水などの液体の冷媒が循環しており、同様に放熱側ヒートシンク３と放熱側ラジエータ６との間には冷媒ポンプ８により水などの液体の冷媒が循環している。吸熱側ラジエータ５の背後に設置されたファン９により、分電盤や配電盤などの盤内に冷風が送り込まれて盤内を冷却する。また放熱側ラジエータ６の背後に設置されたファン１０により、外気への放熱が行われる。
【００１０】
図２はペルチェ素子１の直流電源回路４に組み込まれた温度制御装置を示す回路図である。左端に示す交流電源１２から供給される電力は、小型のオートトランス１３を経由し、ダイオードブリッジ２２により整流されたうえ、ペルチェ素子１に供給される。このオートトランス１３は、一次巻線１４と逆極性の二次巻線１５とを備え、第３リレーＲ3により接点１６をオンとすると１００Ｖが出力され、オフとすると８０Vが出力されるようになっている。オートトランス１３は通常の絶縁トランスよりも小型であるため、電子冷却装置全体の小型化を図ることが可能となる。
【００１１】
この接点１６の二次側には、第1リレーＲ１により開閉される接点１７が設けられている。この接点１７がオンとなると冷媒ポンプ７，８が駆動され、同時にファン９，１０も駆動される。また、ダイオードブリッジ１４の手前には第２リレーＲ２により開閉される接点１８が設けられている。この接点１８がオンとなるとペルチェ素子１が駆動され、オフとなるとペルチェ素子１は駆動停止となる。
【００１２】
上記した第1リレーＲ１、第２リレーＲ２、第３リレーＲ３は、盤内に設置された温度センサの接点１９，２０，２１に接続されており、最も低い設定温度で接点１９が第１リレーＲ１をオンとし、中間の設定温度で接点２０が第２リレーＲ２をオンとし、最も高い設定温度で接点２１が第３リレーＲ３をオンとするように設定しておく。例えばこの実施形態では、第1リレーＲ１は３２.５℃でオンとなり、２８℃でオフとなる。また第２リレーＲ２は３５℃でオンとなり３０.５℃でオフとなる。また第３リレーＲ３は３７℃でオンとなり３２.５℃でオフとなる。
【００１３】
以下にこの電子冷却装置の動作を説明する。
図３に示すように盤内の温度が上昇し、３２.５℃を越えると第1リレーＲ１がオンとなり、接点１７がオンとなって冷媒ポンプ７，８及びファン９，１０が駆動される。この状態ではペルチェ素子１は動作していないが、吸熱側ヒートシンク２と放熱側ヒートシンク３との間における熱伝導により吸熱側ヒートシンク２は冷却され、盤内は冷却される。この冷却により盤内の温度上昇が停止すればペルチェ素子１を駆動するまでもなく、電力消費量は少なくて済む。もし盤内温度が２８℃まで降下すれば第1リレーＲ１はオフとなり、電子冷却装置の動作は停止する。
【００１４】
しかし盤内の温度が３５℃を越えると第２リレーＲ２がオンとなり、接点１８がオンとなってペルチェ素子１が駆動される。このとき第３リレーＲ3はオフであるから接点１６もオフであり、８０Vが出力されている。このためペルチェ素子１は定格未満の省電力状態で駆動されることとなり、盤内は中程度に冷却される。これにより図４に示すように盤内の温度上昇が停止すれば、それ以上の電力は消費する必要がない。
【００１５】
しかしペルチェ素子１を定格未満で駆動してもなお図３に示すように温度上昇が続き、３７℃を越えた場合には、第３リレーＲ３がオンとなって接点１６をオンとし、オートトランス１３は１００Ｖを出力する。これによりペルチェ素子１は定格で駆動されることとなり、それ以上の盤内の温度上昇を防止する。なお図３のグラフでは、盤内温度が３０.５℃まで降下したときに第２リレーＲ２がオフとなり、再び盤内温度が上昇した様子を示している。
【００１６】
このように、各リレーのオンとなる温度をオフとなる温度よりも高く設定しておくことにより、ハンチングを防止することができる。また第1リレーＲ１がオンとなる温度（３２.５℃）よりも第２リレーＲ２がオフとなる温度（３０.５℃）を低く設定しておくことにより、図４に示すように盤内温度がその範囲内にあるときにはペルチェ素子１の省電力運転とペルチェ素子１を停止した水冷熱交換運転とが繰り返されることとなり、電力消費量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の電子冷却装置の全体構成図である。
【図２】温度制御装置を示す回路図である。
【図３】実施形態における盤内温度の変化を示すグラフである。
【図４】実施形態における盤内温度の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００１８】
１  ペルチェ素子
２  吸熱側ヒートシンク
３  放熱側ヒートシンク
４  直流電源
５  吸熱側ラジエータ
６  放熱側ラジエータ
７  冷媒ポンプ
８  冷媒ポンプ
９  ファン
１０  ファン
１２  交流電源
１３  オートトランス
１４  １００Ｖ出力用巻線
１５  マイナス２０Ｖ出力用巻線
１６  接点
１７  接点
１８  接点
１９  温度センサの接点
２０  温度センサの接点
２１  温度センサの接点
２２  ダイオードブリッジ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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